説明

感光性樹脂

【課題】感光性樹脂として必要なタックフリー性、現像性および硬化性が良好で、かつ、高度な可撓性を有する硬化物を与える感光性樹脂を提供する。
【解決手段】1分子中に2個以上のエポキシ基と1個以上の2級ヒドロキシル基とを有するエポキシ樹脂(A)の2級ヒドロキシル基に対し、1分子中に1個以上のイソシアネート基と1個以上のラジカル重合性二重結合とを有する化合物(B)を反応させる工程(1)、工程(1)の反応生成物であるエポキシ樹脂(A’)のエポキシ基に対し、1分子中に、エポキシ基と反応し得る官能基を1個以上と、1個以上の1級ヒドロキシル基とを有する化合物(C)を反応させる工程(2)、工程(2)の反応生成物に対し、多塩基酸無水物(D)を反応させる工程(3)をこの順に含む製造方法により得られる感光性樹脂である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像形成等に好適に用いられる感光性樹脂に関するものである。
【背景技術】
【0002】
エポキシ樹脂を不飽和一塩基酸で変性させたエポキシアクリレート(ビニルエステル樹脂)は、熱あるいは光により硬化させることができ、硬化物の耐薬品性等の特性に優れているため、硬化性樹脂として各種成形材料や塗料用途に用いられている。
【0003】
しかし、上記エポキシアクリレートは、硬化の際、自由体積減少に起因する内部応力蓄積という問題がある。すなわち、成形材料として用いた場合は、硬化収縮によって成形品にクラックや反りが生じる。また、塗料として用いた場合は、被塗物との密着性が低下する要因となる。
【0004】
一方、上記エポキシアクリレートは、微細加工や画像形成用の感光性樹脂としても汎用されている。この分野では、画像の微細化への対応の点から写真法の原理を応用すると共に、環境対策の点で希薄な弱アルカリ水溶液で現像することのできる樹脂材料が求められている。これらの観点から、現在では、エポキシアクリレートに多塩基酸無水物を反応させてカルボキシル基を導入したカルボキシル基含有エポキシアクリレートを含む液状感光性樹脂組成物等が使用されている。
【0005】
液状感光性樹脂組成物によるパターン形成においては、まず基板上に樹脂組成物を塗布し加熱乾燥を行って塗膜を形成させた後、この塗膜にパターン形成用フィルムを圧着し、露光して、現像するという一連の工程が採用されている。上記工程において、加熱乾燥後の塗膜に粘着性が残存していると、剥離後のパターン形成用フィルムに一部の樹脂組成物が付着して正確なパターンの再現ができなくなったり、あるいはパターン形成用フィルムが剥離できない、といった問題があった。このため、塗膜形成後のタックフリー性は、液状感光性樹脂組成物にとって、重要な要求特性となっている。
【0006】
また、露光後の現像性も重要な要求特性である。すなわち、ファインパターンを高い信頼性で再現性良く形成させるためには、塗膜の未露光部分が現像の際に速やかに除去されなければならない。しかし、現像性と上記タックフリー性は相反する特性であって、現像性を良好にしようとするとタックフリー性が悪化する傾向にあり、両方の特性を良好にすることは難しかった。
【0007】
ところで、ビスフェノール型のエポキシ樹脂の側鎖のヒドロキシル基をイソシアナートエチル(メタ)アクリレートと反応させ、かつ末端のエポキシ基を(メタ)アクリル酸と反応させ、さらにエポキシ基の開環によって生じたヒドロキシル基に飽和または不飽和多塩基酸を反応させた感光性樹脂についての技術が公開されている(特許文献1)。この特許文献1には、イソシアナートエチル(メタ)アクリレートの使用により、耐熱性、耐溶剤性等の硬化皮膜の物性が改善されたことが示されている。しかしながら、本発明者等の検討によれば、この特許文献1の感光性樹脂は、1分子当たりの二重結合が多すぎて、硬化物の可撓性に劣るという問題があった。
【0008】
また、特許文献2には、エポキシ樹脂にアルコール性ヒドロキシル基を有する飽和モノカルボン酸を反応させ、次いで、エチレン性不飽和基を有するモノイソシアネート化合物を反応させた感光性樹脂が記載されている。この技術では、エポキシ樹脂骨格の近傍にカルボキシル基が導入されるため、現像性に劣るという問題があった。
【0009】
一方で、本願出願人は、アルコール性ヒドロキシル基を有するフェノールと不飽和一塩基酸をエポキシ樹脂に反応させて、樹脂中にアルコール性ヒドロキシル基を導入し、硬化物の耐熱性、耐湿性、密着性、可撓性をバランスよく向上させる技術を開発し、既に特許を受けている(特許文献3)。
【0010】
しかし、例えば画像形成分野では、要求特性が年々厳しくなっている。例えば、パターン形成後の硬化塗膜には、高温あるいは高湿度下にさらされても、塗膜にクラックが生じたり、基材から剥離するといった不具合を起こさないことが求められ、特に、硬化塗膜を折り曲げたときにクラックが発生しないレベルの可撓性が求められるようになってきた。
【特許文献1】特開平8−286371号公報(0016、0017、0066等)
【特許文献2】特開2008−74938号公報
【特許文献3】特開平11−222514号公報(0017等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
そこで本発明では、感光性樹脂として必要なタックフリー性、現像性および硬化性が良好で、かつ、高度な可撓性を有する硬化物を与える感光性樹脂の提供を課題として掲げた。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決した本発明の感光性樹脂は、
1分子中に2個以上のエポキシ基と1個以上の2級ヒドロキシル基とを有するエポキシ樹脂(A)の2級ヒドロキシル基に対し、1分子中に1個以上のイソシアネート基と1個以上のラジカル重合性二重結合とを有する化合物(B)を反応させる工程(1)、
工程(1)の反応生成物であるエポキシ樹脂(A’)のエポキシ基に対し、1分子中に、エポキシ基と反応し得る官能基を1個以上と、1個以上の1級ヒドロキシル基とを有する化合物(C)を反応させる工程(2)、
工程(2)の反応生成物に対し、多塩基酸無水物(D)を反応させる工程(3)
をこの順に含む製造方法により得られることを特徴とする。
【0013】
上記感光性樹脂の二重結合当量は、600g/当量以上であることが好ましい。
【0014】
上記製造方法において、工程(1)と工程(2)の間および/または工程(2)と同時に、工程(1)の反応生成物であるエポキシ樹脂(A’)のエポキシ基の一部に対し、エポキシ基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する化合物(E)を反応させて鎖延長する工程(4)をさらに含んでもよい。
【0015】
上記多塩基酸無水物(D)は、2個以上の酸無水物基を有する化合物、三塩基酸一無水物および二塩基酸無水物よりなる群から選択される1種以上であることが好ましい。
【0016】
化合物(C)の有するエポキシ基と反応し得る官能基が、フェノール性ヒドロキシル基および/またはカルボキシル基である態様、化合物(E)の有するエポキシ基と反応し得る官能基が、フェノール性ヒドロキシル基および/またはカルボキシル基である態様はいずれも本発明の好ましい実施態様である。
【0017】
本発明には、上記感光性樹脂と光重合開始剤とを含む感光性樹脂組成物も包含される。この感光性樹脂組成物は、さらに、酸変性エポキシアクリレートを含んでもよい。
【0018】
本発明にはさらに上記感光性樹脂組成物を硬化させて得られる硬化物も包含される。
【発明の効果】
【0019】
本発明の感光性樹脂は、ウレタン結合を導入して硬化物の内部応力を緩和させたためと、樹脂の分子量と二重結合量を適切に制御したため、タックフリー性、現像性、硬化性に優れると共に、可撓性が良好な硬化物を与えることができた。
【0020】
従って、本発明の感光性樹脂組成物は、アルカリ現像可能な画像形成用の感光性樹脂組成物として、例えば、印刷製版、カラーフィルターの保護膜、カラーフィルター、ブラックマトリックス等の液晶表示板製造用等の各種の用途に好適に使用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明の感光性樹脂は、1分子中に2個以上のエポキシ基と1個以上の2級ヒドロキシル基とを有するエポキシ樹脂(A)を出発原料とする。2級ヒドロキシル基の存在を必須とするのは、本発明ではこの2級ヒドロキシル基を利用して、感光性の二重結合を樹脂に導入するためである。
【0022】
エポキシ樹脂(A)としては、1個以上の2級ヒドロキシル基を有していればよい。例えば、下式で表されるビスフェノールA型エポキシ樹脂の場合は、繰り返し構造が2以上のエポキシ樹脂、すなわち、nが1以上であれば、エポキシ基の開環によって生成した2級ヒドロキシル基を有している。nが0の場合は2級ヒドロキシル基を有さない。
【0023】
【化1】

【0024】
従って、繰り返し構造が2以上のビス型エポキシ樹脂(エポキシ樹脂(A−1)とする)は、そのまま、出発原料のエポキシ樹脂(A)として使用できる。このようなビス型エポキシ樹脂(A−1)は、ビスフェノールA型以外に、テトラブロモビスフェノールA型、ビスフェノールF型、ビスフェノールS型等のビスフェノール型エポキシ樹脂;水添(水素化)ビスフェノールA型等の脂環式エポキシ樹脂が挙げられる。これらの中でも好適なのは、種々のグレートが市販されているビスフェノールA型エポキシ樹脂である。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0025】
一方、繰り返し構造が1(例えば上式でのn=0)のビス型エポキシ樹脂(エポキシ樹脂(A−2)とする)については、予め、エポキシ基と反応し得る官能基を2個以上有する鎖延長剤1分子で、2分子のエポキシ樹脂を連結する鎖延長反応を行っておけば、鎖延長後のエポキシ樹脂は、エポキシ基の開環によって生成した2級ヒドロキシル基を有することとなるので、出発原料のエポキシ樹脂(A)として用いることができる。鎖延長剤としては、エポキシ基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する化合物であれば特に限定されないが、後述する化合物(E)と同様、多塩基酸や多価フェノールが好ましいものとして挙げられる。鎖延長反応の詳細は後述する。
【0026】
また、ビス型以外のエポキシ樹脂で2級ヒドロキシル基を有さないエポキシ樹脂(エポキシ樹脂(A−3)とする)も上記と同様に鎖延長反応を行うことにより、得られるエポキシ樹脂を出発原料(A)として用いることができる。本発明法で用いることのできるエポキシ樹脂(A−3)の具体例としては、ジグリシジルエステル型エポキシ樹脂;多価アルコールのジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、特に、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコール類、あるいは前記ビスフェノール型エポキシ樹脂の前駆体であるビスフェノール化合物にアルキレンオキサイドを付加させたものである二価アルコール類と、エピクロルヒドリンを反応させて得られるジグリシジルエーテル型エポキシ樹脂;ジグリシジルアミン型エポキシ樹脂;等の二官能エポキシ樹脂や、テトラグリシジルアミノジフェニルメタン等の多官能性グリシジルアミン樹脂;テトラフェニルグリシジルエーテルエタン等の多官能性グリシジルエーテル樹脂;トリグリシジルイソシアヌレート等の複素環を有するエポキシ樹脂等の三官能以上のエポキシ樹脂等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0027】
また、ビス型エポキシ樹脂(A−1)を鎖延長したものを出発原料(A)として用いることもできる。
【0028】
さらに、例えばビフェニル構造、スルフィド構造、フェニレン構造、ナフタレン構造等を有する結晶性エポキシ樹脂も用いることができる。これらのエポキシ樹脂が、繰り返し構造が2以上のエポキシ樹脂であれば、出発原料のエポキシ樹脂(A)の一部または全部として利用できる。また、2級ヒドロキシル基を有さない結晶性エポキシ樹脂の場合は、上記エポキシ樹脂(A−3)と同様に、鎖延長反応を行えば、エポキシ樹脂(A)として用いることができる。これらの中でも二官能の結晶性エポキシ化合物が好ましく、ビフェニルタイプのエポキシ樹脂は、例えば、ジャパンエポキシレジン社製「jER(登録商標)YX4000」、「jER(登録商標)YX4000H」、「jER(登録商標)YL6121H」、「jER(登録商標)YL6640」、「jER(登録商標)YL6677」として提供されており、ジフェニルスルフィド型エポキシ樹脂は、例えば、東都化成社製「エポトート(登録商標)YSLV−120TE」として提供されており、フェニレン型エポキシ樹脂は、例えば、東都化成社製「エポトート(登録商標)YDC−1312」として提供されており、ナフタレン型エポキシ樹脂は、例えば、DIC社製「EPICLON(登録商標)HP−4032」、「EPICLON(登録商標)HP−4032D」、「EPICLON(登録商標)HP−4700」として提供されている。また、結晶性エポキシ樹脂として東都化成社製「エポトート(登録商標)YSLV−90C」を用いることもできる。これらは、1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0029】
工程(1)では、上記出発原料であるエポキシ樹脂(A)の有する2級ヒドロキシル基に対し、1分子中に1個以上のイソシアネート基と1個以上のラジカル重合性不飽和結合とを有する化合物(B)を反応させて、反応生成物であるエポキシ樹脂(A’)を得る。化合物(B)中のイソシアネート基は、ヒドロキシル基と反応してウレタン結合を生成する。ウレタン結合は可撓性を有するため、硬化物に可撓性を付与することができる。また、この反応により得られるエポキシ樹脂(A’)は、側鎖にラジカル重合性不飽和結合を有することとなる。
【0030】
化合物(B)としては、1分子中に1個以上のイソシアネート基と1個以上の(メタ)アクリロイル基を有する化合物が好ましい。例えば、(メタ)アクリロイルオキシエチルイソシアネート、(メタ)アクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート、ビス(アクリロキシメチル)エチルイソシアネートあるいはこれらの変性体等が挙げられる。より具体的には、「カレンズMOI」(メタクリロイルオキシエチルイソシアネート)、「カレンズAOI」(アクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート)、「カレンズMOI−EG」(メタクリロイルオキシエトキシエチルイソシアネート)、「カレンズMOI−BM」(カレンズMOIのイソシアネートブロック体)、「カレンズMOI−BP」(カレンズMOIのイソシアネートブロック体)、「カレンズBEI」(ビス(アクリロキシメチル)エチルイソシアネート)が、昭和電工社から市販されている。なお、これらの商品名は、いずれも登録商標である。
【0031】
例えばエポキシ樹脂(A)として、汎用のビスフェノールA型樹脂を用い、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(B)を反応させて、エポキシ樹脂(A’)を得るための工程(1)は下記スキームにより表せる。
【0032】
【化2】

【0033】
なお、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を出発原料とする場合の上記nは1〜4程度が好ましい。また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂における2級ヒドロキシル基の数は、理論的にはnと同数である。つまり、反応させる化合物(B)のモル数が、最終的に得られる樹脂中の二重結合当量(ラジカル重合性二重結合1化学当量当たりの分子量)を左右することになる。この二重結合当量は、最終生成物である感光性樹脂において、600g/当量以上であることが好ましい。600g/当量以上であると架橋密度が高くなり過ぎず、硬化物の可撓性が良好となるため好ましい。可撓性をより良好にする点からは、二重結合当量は700g/当量以上がより好ましく、800g/当量以上がさらに好ましい。また、光硬化性の観点からは、4000g/当量以下が好ましく、3000g/当量以下がより好ましく、2000g/当量以下がさらに好ましい。具体的には、出発原料のエポキシ樹脂(A)の2級ヒドロキシル基1モルに対して、化合物(B)を、0.7モル〜1.1モル程度反応させることが好ましい。
【0034】
この工程(1)は、溶媒と、メチルハイドロキノン、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル、2,2−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール、酸素等の重合禁止剤との存在下または非存在下で、室温〜150℃、好ましくは50〜100℃で行えばよい。
【0035】
反応に際しては、公知のウレタン化触媒を用いてもよく、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、N−メチルモルホリン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルプロパン−1,3−ジアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルヘキセン−1,6−ジアミン、N,N,N’,N”,N”−ペンタメチルジエチレントリアミン、N,N−ジシクロヘキシルメチルアミン、ビス(N,N−ジメチルアミノエチルピペラジル)エタン、N,N’,N”−トリス(ジエチルアミノプロピルヘキサヒドロトリアジン等の第3級アミン;トリエチルベンジルアンモニウムクロリド、トリn−オクチルメチルアンモニウムクロリド、トリメチルデシルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムブロミド等の4級アンモニウム塩;ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート等の有機酸塩および有機金属化合物等を、単独でまたは2種以上で使用することができる。
【0036】
必要に応じて用い得る溶媒としては、トルエン、キシレン等の炭化水素類;セロソルブアセテート、カルビトールアセテート、(ジ)プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、グルタル酸(ジ)メチル、コハク酸(ジ)メチル、アジピン酸(ジ)メチル等のエステル類;メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン等のケトン類;(ジ)エチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル類等が挙げられ、これらの溶媒は1種または2種以上を混合して用いることができる。
【0037】
工程(2)は、工程(1)の反応生成物であるエポキシ樹脂(A’)のエポキシ基に対し、1分子中にエポキシ基と反応し得る官能基を1個以上と、1個以上の1級ヒドロキシル基とを有する化合物(C)を反応させる工程である。化合物(C)におけるエポキシ基と反応し得る官能基は、エポキシ樹脂のエポキシ基に対し反応させるための官能基である。1級ヒドロキシル基は、後工程で多塩基酸無水物(D)を反応させることにより、この1級ヒドロキシル基を介してカルボキシル基を感光性樹脂に導入するためのものである。従来のエポキシアクリレートの多くが2級ヒドロキシル基に多塩基酸無水物を反応させてカルボキシル基を導入しており、主鎖近傍にカルボキシル基があるため、現像性向上に有効に寄与しなかった。しかし本発明では、1級ヒドロキシル基を導入した後に多塩基酸無水物を反応させているので、化合物(C)残基と多塩基酸無水物残基を介してカルボキシル基が導入されるため、ビスフェノール骨格からは離間したところにカルボキシル基が存在することとなり、現像性向上に有効に寄与するのである。
【0038】
化合物(C)におけるエポキシ基と反応し得る官能基としては、アミノ基、フェノール性ヒドロキシル基、カルボキシル基等が挙げられる。
【0039】
アミノ基と1級ヒドロキシル基を有する化合物(C)の具体例としては、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン等が挙げられる。
【0040】
フェノール性ヒドロキシル基と1級ヒドロキシル基を有する化合物(C)の具体例としては、(ビス)ヒドロキシメチルフェノール、(ビス)ヒドロキシクレゾール、ヒドロキシメチル−ジ−t−ブチルフェノール、p−ヒドロキシフェニル−2−エタノール、p−ヒドロキシフェニル−3−プロパノール、p−ヒドロキシフェニル−4−ブタノール、ヒドロキシエチルクレゾール等のヒドロキシアルキルフェノールやヒドロキシアルキルクレゾール類;ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシフェニル安息香酸、ヒドロキシフェノキシ安息香酸等のカルボキシル基含有フェノール化合物と、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロール等とのエステル化物;ビスフェノールのモノアルキレンオキサイド付加物等が挙げられる。なお、フェノール性ヒドロキシル基と1級ヒドロキシル基とでは反応性が異なり、エポキシ基に対してはフェノール性ヒドロキシル基が優先的に反応する。
【0041】
カルボキシル基と1級ヒドロキシル基を有する化合物(C)の具体例としては、グリコール酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチロール酢酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸、ジメチロールカプロン酸等が挙げられる。
【0042】
上記の中でも、化合物(C)としては、フェノール性ヒドロキシル基を有する化合物や、カルボキシル基を有する化合物が好ましい。これらは単独でも、2種以上混合して用いてもよい。
【0043】
化合物(C)は、エポキシ基を用いた鎖延長反応(後述する)を行わない場合は、エポキシ樹脂(A’)のエポキシ基1化学当量に対し、0.9〜1.1化学当量反応させることが好ましい。
【0044】
工程(2)は、前記した溶媒や重合禁止剤と、トリエチルアミン等の三級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド等の4級アンモニウム塩、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン等の三級ホスフィン、ベンジルトリフェニルホスホニウムブロマイド等の4級ホスホニウム塩、金属の有機酸または無機塩あるいはキレート化合物等の反応触媒の存在下または非存在下で、70〜150℃程度で行えばよい。
【0045】
工程(3)は、工程(2)で得られた反応生成物の1級ヒドロキシル基に多塩基酸無水物(D)を反応させて、感光性樹脂中にカルボキシル基を導入し、アルカリ現像性を付与する工程である。
【0046】
多塩基酸無水物(D)としては、無水フタル酸、無水コハク酸、オクテニル無水コハク酸、ペンタドデセニル無水コハク酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、3,6−エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、テトラブロモ無水フタル酸、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−フォスファフェナントレン−10−オキシドと無水イタコン酸あるいは無水マレイン酸との反応物等の二塩基酸無水物;無水トリメリット酸等の三塩基酸無水物;ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、ブタンテトラカルボン酸二無水物、シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物等の脂肪族あるいは芳香族四塩基酸二無水物;アゼライン酸、アジピン酸、エチルオクタデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸の分子間脱水縮合反応によって得られる炭素数(カルボキシル基の炭素を除く)6〜24の脂肪族ポリカルボン酸無水物;無水マレイン酸(共)重合体等が挙げられ、これらのうち1種または2種以上を用いることができる。
【0047】
中でも、2個以上の酸無水物基を有する化合物、三塩基酸一無水物および二塩基酸無水物よりなる群から選択される1種以上が好ましく、入手が容易な点から、テトラヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸等が、特に好適なものとして挙げられる。
【0048】
この工程(3)において、多塩基酸無水物(D)として、二塩基酸無水物および/または三塩基酸一無水物のみを用いると、1級ヒドロキシル基のところに酸無水物が開環付加して、カルボキシル基が1個(三塩基酸一無水物では2個)導入されるが、酸無水物基を2個以上有する多塩基酸無水物、例えば四塩基酸二無水物を併用すると、この四塩基酸二無水物は、2個の1級ヒドロキシル基と反応し得るため、鎖延長剤としても作用する。従って、タックフリー性の付与のために鎖延長させる必要がある場合は、これらを併用して、鎖延長させつつ、カルボキシル基を多数導入することができる。
【0049】
多塩基酸無水物は、工程(2)で導入された1級ヒドロキシル基1モルに対して、多塩基酸無水物中の酸無水物基が0.1〜1.1モルとなるように反応させることが好ましく、より好ましくは0.2〜1.0モルである。弱アルカリ水溶液でも良好なアルカリ現像性を発現させるためには、感光性樹脂の酸価が30mgKOH/g以上であることが好ましく、より好ましい下限は50mgKOH/gである。また、好ましい上限は150mgKOH/g、より好ましい上限は120mgKOH/gである。
【0050】
工程(3)は、前記溶媒の存在下または非存在下で、必要により前記重合禁止剤の存在下、通常、50〜130℃で行う。必要に応じて、トリエチルアミン等の三級アミン、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド等の4級アンモニウム塩、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン等の三級ホスフィン等を触媒として添加してもよい。
【0051】
工程(4)は、エポキシ樹脂(A’)のエポキシ基を利用して鎖延長反応を行う工程である。すなわち、工程(1)で生成したエポキシ樹脂(A’)のエポキシ基に対し、エポキシ基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する化合物(E)を反応させるのである。この工程(4)は、工程(1)と工程(2)の間か、工程(2)と同時に行う。化合物(E)のエポキシ基と反応し得る官能基としては、フェノール性ヒドロキシル基および/またはカルボキシル基であることが好ましく、この化合物(E)としては、多塩基酸と多価フェノールとが好ましい。なお、化合物(E)には多塩基酸無水物は含めない。
【0052】
多塩基酸としてはジカルボン酸が好ましく、具体的には、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカジカルボン酸、ドデカジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸;ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸等の脂環族ジカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ジブロモイソフタル酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’−ジフェニルケトンジカルボン酸、4,4’−ジフェノキシエタンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルスルホンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
【0053】
多価フェノールとしては、ビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS(4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン)、レゾルシン、ハイドロキノン等が挙げられる。
【0054】
化合物(E)としては、カルボキシル基を除いた結合基部分の炭素数が2〜6のジカルボン酸が好ましく、特に、コハク酸、フマル酸、イタコン酸、テレフタル酸等が、入手が容易なため好ましい。
【0055】
化合物(E)は、工程(1)で得られたエポキシ樹脂(A’)のエポキシ基1化学当量に対し、化合物(E)のエポキシ基と反応し得る官能基が0〜0.8化学当量程度となるように反応させることが好ましい。工程(4)を行う場合は、化合物(C)と化合物(E)のエポキシ基と反応し得る官能基の合計化学当量が、エポキシ樹脂(A’)のエポキシ基1化学当量に対し、0.9〜1.1化学当量となるように反応させることが好ましい。
【0056】
工程(1)〜(3)は、同じまたは異なる反応容器で逐次行うことができる。工程(4)を工程(1)と工程(2)の間に行う場合は、工程(1)の反応が終了した後、工程(4)を行い、引き続き工程(2)、(3)を行えばよく、工程(4)を工程(2)と同時に行う場合には、工程(1)の反応が終了した後、化合物(C)と(E)を同時または逐次に反応容器に添加して行えばよい。なお、工程(4)を行った場合、あるいは酸無水物基を2個以上有する多塩基酸無水物を用いて工程(3)を行う場合、いずれにおいても、工程(3)における樹脂は、エポキシ基の開環による2級ヒドロキシル基を有するが、多塩基酸無水物(D)は1級ヒドロキシル基との反応性が高いため、専ら1級ヒドロキシル基に開環付加すると考えられる。
【0057】
上記工程(1)〜(3)または(1)〜(4)によって、本発明の感光性樹脂が得られる。次に本発明の感光性樹脂組成物について説明する。
【0058】
本発明の感光性樹脂組成物は、上記感光性樹脂と光重合開始剤を必須成分とする。光重合開始剤としては公知のものが使用でき、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル等のベンゾインとそのアルキルエーテル類;アセトフェノン、2,2−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、1,1−ジクロロアセトフェノン、4−(1−t−ブチルジオキシ−1−メチルエチル)アセトフェノン等のアセトフェノン類;2−メチルアントラキノン、2−アミルアントラキノン、2−t−ブチルアントラキノン、1−クロロアントラキノン等のアントラキノン類;2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、2−クロロチオキサントン等のチオキサントン類;アセトフェノンジメチルケタール、ベンジルジメチルケタール等のケタール類;ベンゾフェノン、4−(1−t−ブチルジオキシ−1−メチルエチル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’−テトラキス(t−ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン類;2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オンや2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン−1;アシルホスフィンオキサイド類およびキサントン類等が挙げられる。
【0059】
これらの光重合開始剤は1種または2種以上の混合物として使用され、本発明における感光性樹脂と後述するラジカル重合性化合物との総量100質量部に対し、0.5〜30質量部含まれていることが好ましい。光重合開始剤の量が0.5質量部より少ない場合には、光照射時間を増やさなければならなかったり、光照射を行っても重合が起こりにくかったりするため、適切な表面硬度が得られなくなる。なお、光重合開始剤を30質量部を超えて配合しても、多量に使用するメリットはない。
【0060】
感光性樹脂組成物は、ラジカル重合性化合物を含有していてもよい。ラジカル重合性化合物としては、ラジカル重合性樹脂とラジカル重合性モノマーとがある。ラジカル重合性樹脂としては、不飽和ポリエステル、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート等が使用できる。これらのラジカル重合性樹脂を用いる場合、本発明の感光性樹脂に由来する可撓性向上効果を有効に発揮させるために、感光性樹脂とラジカル重合性樹脂との総量を100質量%としたとき、ラジカル重合性樹脂を80質量%以下で使用することが好ましい。より好ましい上限値は70質量%、さらに好ましい上限値は60質量%である。
【0061】
上記ラジカル重合性樹脂の中で、特にエポキシアクリレートは、光重合性が良好で、得られる硬化物の特性改善に効果的であり、さらには上記感光性樹脂とのブレンド性にも優れているので好適に用いることができる。エポキシアクリレートは、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する公知のエポキシ樹脂と不飽和一塩基酸((メタ)アクリル酸等)との反応物をそのまま用いることができる。また、さらに上記工程(3)と同様にして、エポキシアクリレートに多塩基酸無水物を反応させて、酸変性(カルボキシル基含有)エポキシアクリレートとしてから用いてもよい。
【0062】
エポキシアクリレートの出発原料は、ビスフェノール型等の2官能エポキシ樹脂でもよいが、好ましいエポキシ樹脂は1分子中に3個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であり、より好ましくはノボラック型エポキシ樹脂であり、さらには軟化点75℃以上のノボラック型エポキシ樹脂を用いると、加熱乾燥による塗膜形成の際のタックフリー性が良好な点で好ましい。
【0063】
ラジカル重合性モノマーとしては、単官能(ラジカル重合可能な二重結合が1個)モノマーと多官能(ラジカル重合可能な二重結合が2個以上)モノマーのいずれも使用可能である。ラジカル重合性モノマーは光重合に関与し、得られる硬化物の特性を改善する上に、樹脂組成物の粘度を調整することもできる。ラジカル重合性モノマーを使用する場合の好ましい使用量は、感光性樹脂とラジカル重合性樹脂との総量を100質量部としたとき、5〜500質量部(より好ましくは10〜100質量部)である。
【0064】
ラジカル重合性モノマーの具体例としては、N−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(4−メチルフェニル)マレイミド、N−(2,6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2−クロロフェニル)マレイミド、N−メチルマレイミド、N−エチルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド、N−ラウリルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルメチルマレイミド、N−(2,4,6−トリブロモフェニル)マレイミド、N−[3−(トリエトキシシリル)プロピル]マレイミド、N−オクタデセニルマレイミド、N−ドデセニルマレイミド、N−(2−メトキシフェニル)マレイミド、N−(2,4,6−トリクロロフェニル)マレイミド、N−(4−ヒドロキシフェニル)マレイミド、N−(1−ヒドロキシフェニル)マレイミド等のN−置換マレイミド基含有単量体;スチレン、α−メチルスチレン、α−クロロスチレン、ビニルトルエン、p−ヒドロキシスチレン、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、ジアリルベンゼンホスホネート等の芳香族ビニル系単量体;酢酸ビニル、アジピン酸ビニル等のビニルエステルモノマー;(メタ)アクリル酸、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、ペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールモノ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンモノ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールモノ(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、(ジ)エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリス[2−(メタ)アクリロイルオキシエチル]トリアジン、デンドリチックアクリレート等の(メタ)アクリル系単量体;n−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル等の(ヒドロキシ)アルキルビニル(チオ)エーテル;(メタ)アクリル酸2−(ビニロキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(イソプロペノキシエトキシエトキシエトキシエトキシ)エチル等のラジカル重合性二重結合を有するビニル(チオ)エーテル;無水マレイン酸等の酸無水物基含有単量体あるいはこれをアルコール類、アミン類、水等により酸無水物基を開環変性した単量体;N−ビニルピロリドン、N−ビニルオキサゾリドン等のN−ビニル系単量体;アリルアルコール、トリアリルシアヌレート等、ラジカル重合可能な二重結合を1個以上有する化合物が挙げられる。これらは、樹脂組成物の用途や要求特性に応じて適宜選択され、1種または2種以上を混合して用いることができる。
【0065】
本発明の感光性樹脂組成物を基材に塗布する際の作業性等の観点から、組成物中には溶媒を配合してもよい。用い得る溶媒は、前記反応溶媒として例示した有機溶剤がいずれも使用可能である。また、セロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ類;カルビトール、ブチルカルビトール等のカルビトール類も溶媒として使用することができる。
【0066】
本発明の感光性樹脂組成物には、さらに必要に応じて、タルク、クレー、硫酸バリウム、シリカ等の充填材、着色用顔料、消泡剤、カップリング剤、レベリング剤、増感剤、離型剤、滑剤、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、重合抑制剤、増粘剤等の公知の添加剤を添加してもよい。さらに、各種強化繊維を補強用繊維として用い、繊維強化複合材料とすることができる。
【0067】
本発明の感光性樹脂組成物を画像形成用として使用する場合、基材に塗布し、露光して硬化塗膜を得た後、未露光部分を、前記した溶媒やトリクロロエチレン等のハロゲン系溶媒等を用いて溶剤現像することもできるが、本発明の感光性樹脂にはカルボキシル基が導入されており、未露光部分がアルカリ水溶液に溶解することから、アルカリ現像を行うことが好ましい。使用可能なアルカリの具体例としては、例えば炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属化合物;水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属化合物;アンモニア;モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノプロピルアミン、ジメチルプロピルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ポリエチレンイミン等の水溶性有機アミン類が挙げられ、これらの1種または2種以上を使用することができる。
【0068】
本発明の感光性樹脂組成物は、液状で直接基材に塗布する方法以外にも、予めポリエチレンテレフタレート等のフィルムに塗布して乾燥させたドライフィルムの形態で使用することもできる。この場合、ドライフィルムを基材に積層し、露光前または露光後にフィルムを剥離すればよい。
【0069】
また、印刷製版分野で最近多用されているCTP(Computer To Plate)システム、すなわち、露光時にパターン形成用フィルムを使用せず、デジタル化されたデータによってレーザー光を直接塗膜上に走査・露光して描画する方法を採用することができる。
【実施例】
【0070】
以下、実施例によって本発明をさらに詳述するが、下記実施例は本発明を制限するものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは全て本発明の技術的範囲に包含される。なお、以下の説明では特に断らない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を表す。
【0071】
合成例1:工程(1)
撹拌装置、温度計、還流冷却器、ガス導入管を備えた反応容器に、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(「エポトート(登録商標)YD−901」;東都化成社製;エポキシ当量467)980部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート566部を仕込み、60℃に昇温して、反応触媒としてトリエチルベンジルアンモニウムクロリド1.32部、重合禁止剤として4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル0.14部を添加した後、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート(「カレンズMOI(登録商標)」;昭和電工社製)340.5部を、容器内温を60℃に保ちつつ、滴下した。滴下終了後、60℃で3時間撹拌を続けた。IRで確認したところ、イソシアネート基は消失していた。エポキシ樹脂(A’−1)を70%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。
【0072】
合成例2:工程(1)
上記と同様の反応容器に、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(「jER(登録商標)834」;ジャパンエポキシレジン製;エポキシ当量255)400部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート202.6部を仕込み、60℃に昇温して、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド0.47部、重合禁止剤として2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)1.42部を添加した後、前記メタクリロイルオキシエチルイソシアネート72.8部を、容器内温を60℃に保ちつつ、滴下した。滴下終了後、60℃で3時間撹拌を続けた。IRで確認したところ、イソシアネート基は消失していた。エポキシ樹脂(A’−2)を70%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。
【0073】
合成例3:工程(2)および(3)
上記と同様の反応容器に、合成例1で得られたエポキシ樹脂(A’−1)の溶液を270部、化合物(C)としてジメチロールプロピオン酸8.05部とグリコール酸18.25部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.7部を仕込み、120℃に昇温した後、反応触媒としてトリフェニルホスフィン0.65部を添加して、20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート83.2部を添加し、110℃に温調した。二塩基酸無水物としてテトラヒドロ無水フタル酸27.4部、四塩基酸二無水物として無水ピロメリット酸19.6部を添加して7時間反応を行い、本発明の感光性樹脂No.1を62%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.1の酸価は78mgKOH/g、二重結合当量は835g/当量であった。酸価は常法の滴定により求めた値であり、二重結合当量は計算値である(以下同じ)。ここで、二重結合当量は次のようにして求めた。
【0074】
エポキシ樹脂(A’−1)の溶液270部中には、合成例1で用いた原料比率から換算すると、前出の「YD−901」140.27部と「カレンズMOI」48.73部とからなるエポキシ樹脂(A’−1)が189部含まれている。「カレンズMOI」(メタクリロイルオキシエチルイソシアネート)の分子量は155.15であるので、エポキシ樹脂(A’−1)が有している二重結合量は、「カレンズMOI」のモル数である48.73/155.15=0.314molとなる。感光性樹脂No.1を得るには、エポキシ樹脂(A’−1)189部に、ジメチロールプロピオン酸8.05部、グリコール酸18.25部、テトラヒドロ無水フタル酸27.4部および無水ピロメリット酸16.9部を反応させたので、感光性樹脂No.1のトータル量は262.3部となる。これが0.314molの二重結合を有しているので、二重結合当量は、262.3部/0.314mol=835g/当量となる。
【0075】
合成例4:工程(2)および(3)
上記と同様の反応容器に、合成例1で得られたエポキシ樹脂(A’−1)の溶液を270部、ジメチロールプロピオン酸6.0部、グリコール酸19.4部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.1部を仕込み、120℃に昇温した後、トリフェニルホスフィン0.64部を添加して、20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート83.2部を添加し、110℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸29.7部、無水ピロメリット酸16.4部を添加して7時間反応を行い、本発明の感光性樹脂No.2を61%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.2の酸価は75mgKOH/g、二重結合当量は830g/当量であった。
【0076】
合成例5:工程(2)および(3)
上記と同様の反応容器に、合成例1で得られたエポキシ樹脂(A’−1)の溶液を200部、ジメチロールプロピオン酸6.0部、グリコール酸13.5部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート2.3部を仕込み、120℃に昇温した後、トリフェニルホスフィン0.48部を添加して、20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート62.4部を添加し、110℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸16.9部、無水ピロメリット酸14.5部と、三塩基酸一無水物として無水トリメリット酸4.3部を添加して7時間反応を行い、本発明の感光性樹脂No.3を61%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.3の酸価は85mgKOH/g、二重結合当量は837g/当量であった。
【0077】
合成例6:工程(2)および(3)
上記と同様の反応容器に、合成例1で得られたエポキシ樹脂(A’−1)の溶液を180部、化合物(C)としてp−ヒドロキシエチルフェノール8.3部、反応触媒としてトリエチルベンジルアンモニウムクロリド0.15部を仕込み、120℃で10時間反応させた。続いて、ジメチロールプロピオン酸5.4部、グリコール酸7.6部を仕込み、120℃に昇温した後、トリフェニルホスフィン0.44部を添加して、20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート57.3部を添加し、110℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸21.3部、無水ピロメリット酸10.9部を添加して6時間反応を行い、本発明の感光性樹脂No.4を61%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.4の酸価は78mgKOH/g、二重結合当量は858g/当量であった。
【0078】
合成例7:工程(2)と(4)および(3)
上記と同様の反応容器に、合成例2で得られたエポキシ樹脂(A’−2)の溶液を200部、ジメチロールプロピオン酸12.5部、グリコール酸7.1部、化合物(E)としてイタコン酸18.2部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート8.8部、重合禁止剤としてメチルハイドロキノン0.35部を仕込み、120℃に昇温した後、トリフェニルホスフィン0.53部を添加して、20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート69.0部を添加し、110℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸28.3部、無水ピロメリット酸10.1部を添加して7時間反応を行い、本発明の感光性樹脂No.5を61%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.5の酸価は74mgKOH/g、二重結合当量は1553g/当量であった。
【0079】
合成例8:工程(4)、(2)および(3)
上記と同様の反応容器に、合成例2で得られたエポキシ樹脂(A’−2)の溶液を200部、化合物(E)として4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン34.9部、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル0.01部を添加して、120℃に昇温した後、12時間反応を行った。続いて、ジメチロールプロピオン酸19.9部、グリコール酸2.8部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート17.9部と、トリフェニルホスフィン0.59部を添加して、120℃で20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート78.1部を添加し、110℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸36.7部、無水ピロメリット酸10.1部を添加して7時間反応を行い、本発明の感光性樹脂No.6を61%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.6の酸価は79mgKOH/g、二重結合当量は1756g/当量であった。
【0080】
合成例9:工程(2)および(3):鎖延長なし
上記と同様の反応容器に、合成例1で得られたエポキシ樹脂(A’−1)の溶液を250部、ジメチロールプロピオン酸37.3部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート12.0部を仕込み、120℃に昇温した後、トリフェニルホスフィン0.63部を添加して、20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート86.0部を添加し、110℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸59.7部を添加して8時間反応を行い、本発明の感光性樹脂No.7を61%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.7の酸価は83mgKOH/g、二重結合当量は933g/当量であった。
【0081】
合成例10:工程(2)と(4)および(3)
上記と同様の反応容器に、合成例1で得られたエポキシ樹脂(A’−1)の溶液を300部、ジメチロールプロピオン酸17.9部、イタコン酸13.0部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート0.6部、メチルハイドロキノン0.5部を仕込み、120℃に昇温した後、トリフェニルホスフィン0.72部を添加して、20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート90.9部を添加し、110℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸27.9部、無水トリメリット酸16.0部を添加して7時間反応を行い、本発明の感光性樹脂No.8を61%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.8の酸価は70mgKOH/g、二重結合当量は815g/当量であった。
【0082】
合成例11(カルボキシル基含有エポキシアクリレートの合成)
上記と同様の反応容器に、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(「YDCN−704」;東都化成社製;エポキシ当量207)207部、アクリル酸73.1部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150.8部、メチルハイドロキノン0.25部を仕込み、120℃に昇温した後、トリフェニルホスフィン0.86部を添加して、15時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート38.6部を添加し、100℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸71.5部を添加して5時間反応を行い、酸価77mgKOH/gのカルボキシル基含有エポキシアクリレートを65%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。
【0083】
比較合成例1
上記と同様の反応容器に、合成例1で得られたエポキシ樹脂(A’−1)の溶液を270部、メタクリル酸25.8部、メチルハイドロキノン0.25部を仕込み、120℃に昇温した後、トリフェニルホスフィン0.64部を添加して、20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート80.3部を添加し、110℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸36.5部を添加して6時間反応を行い、比較用の感光性樹脂(ビニルエステル)No.9を61%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.9の酸価は56mgKOH/g、二重結合当量は410g/当量であった。
【0084】
比較合成例2
上記と同様の反応容器に、合成例1で用いたビスフェノールA型エポキシ樹脂(「エポトートYD−901」)270部、メタクリル酸52.2部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート96.7部、メチルハイドロキノン0.64部を仕込み、120℃に昇温した後、トリフェニルホスフィン0.97部を添加して、20時間反応を行った。さらに、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート138.5部を添加し、110℃に温調した。テトラヒドロ無水フタル酸61.5部を添加して6時間反応を行い、比較用の感光性樹脂(ビニルエステル)No.10を62%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.10の酸価は61mgKOH/g、二重結合当量は632g/当量であった。
【0085】
比較合成例3
上記と同様の反応容器に、合成例1で用いたビスフェノールA型エポキシ樹脂(「エポトートYD−901」)120部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート87.4部を仕込み、120℃に昇温した後、ジメチロールプロピオン酸34.5部と、トリフェニルホスフィン0.70部を添加して、20時間反応を行った。60℃に温調した後、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド0.70部と、4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル0.07部を添加し、合成例1で用いたメタクロイルオキシエチルイソシアネート79.7部を、内温を60℃に保ちつつ滴下した。滴下終了後、60℃で3時間撹拌を続けた。IRで確認したところ、イソシアネート基は消失していた。続いて、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート87.4部と、テトラヒドロ無水フタル酸39.1部を添加して8時間反応を行い、比較用の感光性樹脂No.11を61%含むプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート溶液を得た。この感光性樹脂No.11の酸価は55mgKOH/g、二重結合当量は531g/当量であった。
【0086】
実施例1〜8および比較例1〜3
合成例3〜10および比較合成例1〜3で得た感光性樹脂溶液と合成例11で得たカルボキシル基含有エポキシアクリレートを用いて、感光性樹脂組成物を調製した。具体的には、感光性樹脂溶液10部、DPHA(日本化薬社製;ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)2.5部、光重合開始剤として2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルホリノ−プロパン−1−オン(「イルガキュア(登録商標)907」;チバ・ジャパン社製)0.42部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート25.8部を混合、撹拌し、均一な溶液を得た。この溶液を0.2μmのポリテトラフルオロエチレン製メンブランフィルターで濾過し、感光性樹脂組成物とした。なお、表1に示すように、実施例4〜8では、合成例11で製造したカルボキシル基含有エポキシアクリレートを配合し、感光性樹脂組成物とした。各感光性樹脂組成物を用いて、以下の方法による評価を行い、結果を表2に示した。
【0087】
[タックフリー性]
感光性樹脂組成物をガラス基板上にスピンコートし、90℃で3分間、プレキュアーを行い、その後の塗膜表面を指触で評価した。タックがない場合を○、タックがわずかに残る場合を△、タックがかなり残る場合を×とした。
【0088】
[現像性]
プレキュアー後の塗膜を25℃に温調した0.05%KOH水溶液中で120秒間現像した。塗膜が完全に溶出した場合を○、塗膜残渣がいくらか残った場合を△、ほとんど塗膜が溶出せず、残存している場合を×とした。
【0089】
[光硬化性]
プレキュアー後の塗膜に対し、感度マスクとしてステップガイドP(富士フイルム社製)を用いて500mJ/cm2の露光を行った後、25℃に温調した0.05%KOH水溶液中で240秒間と600秒間現像した。塗膜が完全に残っている場合を○、わずかに塗膜に欠陥が生じた場合を△、膨潤等、塗膜が侵されている場合を×とした。
【0090】
[耐折り曲げ性]
感光性樹脂組成物を、クロメート処理後の電気亜鉛メッキ鋼板(0.5mm厚)およびポリエーテルサルフォンフィルム(PESフィルム;「スミライト(登録商標)FS−1300」;住友ベークライト社製;厚さ100μm)にスピンコートし、90℃で3分間プレキュアーを行った後、500mJ/cm2の露光を行い、さらに、150℃で1時間アフターキュアし、試験片とした。その後、室温(約23℃)環境下で、試験片と同じ厚さの板またはフィルムを複数枚、塗膜を外側にした試験片で挟み、約180゜折り曲げ、屈曲部分の塗膜を目視で観察し、クラックの有無を確認した。クラックが入っていなければ、板またはフィルムの枚数を減らしていき、クラックが入らずに折り曲げることのできる最少枚数(T)を耐屈曲性の評価結果とした。挟み込んだ板またはフィルムの枚数が多いほど、緩い条件での折り曲げであり、挟み込んだ板またはフィルムの枚数が少ないほど厳しい条件での折曲げである。従って、最少枚数(T)が少ないほど、可撓性に富む塗膜が形成されていることになる。
【0091】
【表1】

【0092】
【表2】

【産業上の利用可能性】
【0093】
本発明の感光性樹脂は、ウレタン結合を導入して硬化物の内部応力を緩和させたためと、樹脂の分子量と二重結合量を適切に制御したため、タックフリー性、現像性、硬化性に優れると共に、耐折り曲げ性にも優れた可撓性に富む硬化物を与えることができた。従って、本発明の感光性樹脂組成物は、アルカリ現像可能な画像形成用感光性樹脂組成物として、例えば、印刷製版、カラーフィルターの保護膜、カラーフィルター、ブラックマトリックス等の液晶表示板製造用等の各種の用途に好適に使用できる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
1分子中に2個以上のエポキシ基と1個以上の2級ヒドロキシル基とを有するエポキシ樹脂(A)の2級ヒドロキシル基に対し、1分子中に1個以上のイソシアネート基と1個以上のラジカル重合性二重結合とを有する化合物(B)を反応させる工程(1)、
工程(1)の反応生成物であるエポキシ樹脂(A’)のエポキシ基に対し、1分子中に、エポキシ基と反応し得る官能基を1個以上と、1個以上の1級ヒドロキシル基とを有する化合物(C)を反応させる工程(2)、
工程(2)の反応生成物に対し、多塩基酸無水物(D)を反応させる工程(3)
をこの順に含む製造方法により得られることを特徴とする感光性樹脂。
【請求項2】
二重結合当量が600g/当量以上である請求項1に記載の感光性樹脂。
【請求項3】
上記製造方法が、工程(1)と工程(2)の間および/または工程(2)と同時に、工程(1)の反応生成物であるエポキシ樹脂(A’)のエポキシ基の一部に対し、エポキシ基と反応し得る官能基を1分子中に2個以上有する化合物(E)を反応させて鎖延長する工程(4)をさらに含むものである請求項1または2に記載の感光性樹脂。
【請求項4】
上記多塩基酸無水物(D)が、2個以上の酸無水物基を有する化合物、三塩基酸一無水物および二塩基酸無水物よりなる群から選択される1種以上である請求項1〜3のいずれかに記載の感光性樹脂。
【請求項5】
化合物(C)の有するエポキシ基と反応し得る官能基が、フェノール性ヒドロキシル基および/またはカルボキシル基である請求項1〜4のいずれかに記載の感光性樹脂。
【請求項6】
化合物(E)の有するエポキシ基と反応し得る官能基が、フェノール性ヒドロキシル基および/またはカルボキシル基である請求項3〜5のいずれかに記載の感光性樹脂。
【請求項7】
請求項1〜6のいずれかに記載の感光性樹脂と、光重合開始剤を含むことを特徴とする感光性樹脂組成物。
【請求項8】
さらに、酸変性エポキシアクリレートを含む請求項7に記載の感光性樹脂組成物。
【請求項9】
請求項7または8に記載の感光性樹脂組成物を硬化させて得られることを特徴とする硬化物。

【公開番号】特開2010−95597(P2010−95597A)
【公開日】平成22年4月30日(2010.4.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−266799(P2008−266799)
【出願日】平成20年10月15日(2008.10.15)
【出願人】(000004628)株式会社日本触媒 (2,292)
【Fターム(参考)】